Biocombustíveis 1

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA - Unidade de Dracena
1ª Avaliação Teórica - Agroenergia - Prof. Ronaldo
1) Escreva detalhadamente as vantagens e desvantagens do uso das fontes de
energia renováveis como: eólica, biomassa?
R: A energia eólica é a energia produzida a partir dos raios solares a qual é
convertida em energia útil, sendo mais utilizada para produção de energia
elétrica ou de calor. Essa forma de energia possui uma imensa grandeza
energética, pois toda essa energia que a terra recebe do sol representa 15.000
vezes o consumo mundial anual de energéticos. Com isso existem várias
vantagens de aderir a energia eólica, como:
● A energia solar está disponível de forma absolutamente gratuita,
● Não há poluição durante seu uso, a única poluição decorrente da
fabricação dos equipamentos para a construção dos painéis, porém são
totalmente controláveis;
● Os painéis solares estão evoluindo, ficando mais potentes e seus preços
estão decaindo, assim começando a se tornar economicamente mais
viável;
● A energia solar é excelente em lugares remotos e de difícil acesso, pois
sua instalação em pequena escala não necessita de enormes
investimentos em linhas de transmissão;
● Não é necessário tantas manutenções nas centrais;
● Em países tropicais, como o Brasil, pode ser utilizado em todo o território
nacional e longe dos centros de produção energéticas.
Contudo ainda há problemas, a energia solar apresenta-se sob a forma
disseminada e a sua captação, pelo menos para potências elevadas, requer
instalações complexas e dispendiosas. Assim apesar de todas as vantagens
aparentes possui também desvantagens no decorrer do seu aproveitamento,
como:
● Existe variação nas quantidades produzidas de acordo com a situação
climatérica (chuvas, neve), além de que durante a noite não existe
produção alguma, o que obriga a que existam meios de armazenamento
da energia produzida durante o dia em locais onde os painéis solares
não estejam ligados à rede de transmissão de energia;
● Locais em latitudes médias e altas (Ex: Finlândia, Islândia, Nova
Zelândia e Sul da Argentina e Chile) sofrem quedas bruscas de
produção durante os meses de Inverno devido à menor disponibilidade
diária de energia solar. Locais com frequente cobertura de nuvens
(Londres), tendem a ter variações diárias de produção de acordo com o
grau de nebulosidade;
● As formas de armazenamento da energia solar são pouco eficientes
quando comparadas por exemplo aos combustíveis fósseis (carvão,
petróleo e gás), e a energia hidroelétrica (água);
● Os painéis solares têm um rendimento de apenas 25%, apesar deste
valor ter vindo a aumentar ao longo dos anos.
A Biomassa de resíduos orgânicos é um recurso renovável no qual o resíduo
orgânico é utilizado para produção de energia. Com isso ela é toda matéria
orgânica de origem vegetal e animal utilizado para produção de energia, a
energia proveniente de biomassa é chamada de bioenergia. A biomassa de
resíduos orgânicos pode ser utilizada para produzir combustíveis, eletricidade e
calor, sendo considerada uma alternativa às fontes de energia convencionais,
principalmente ao combustível fóssil. Com isso, suas vantagens são:
● Fonte de energia renovável;
● Geração de poucos poluentes quando comparada à utilização de fontes
não renováveis, exemplo, combustíveis fósseis;
● Possui baixo custo para o reaproveitamento;
● Possui alta capacidade de reaproveitamento dos resíduos orgânicos;
● Apresenta menor risco ambiental.
Suas desvantagens são:
● Possui menor poder calorífico quando comparado a outros
combustíveis;
● Possui maior dificuldade no transporte e armazenamento da
biomassa sólida;
● Apresenta eficiência reduzida;
● Podem provocar aumento das chuvas ácidas.
2) Escreva detalhadamente as vantagens e desvantagens do uso das fontes de
energia renováveis como: maremotriz, geotérmica?
R: A maremotriz é a energia produzida através do aproveitamento dos
movimentos das ondas, pela subida e descida das marés. É uma energia com
grandes qualidades, a qual além de ser renovável, ela é inesgotável e limpa.
Com isso suas vantagens são:
● Ter a característica de ser uma fonte de energia renovável;
● Ser limpa;
● Apresentar riscos mínimos ao meio ambiente;
● Possuir grande volume de água do mar para geração de energia;
● Não necessita de equipamentos muito sofisticados, com diversos
processos envolvidos até a obtenção da energia elétrica.
Porém existem sua desvantagens também, que são:
● Fornecimento instável, pois depende do vento e outros fatores para que
a maré seja forte ou não;
● Altos custos de instalação dos equipamentos;
● Baixa frequência das ondas para acionamento das turbinas;
● Consequente baixo rendimento – necessárias amplitudes de marés
superiores a cinco metros para que seja rentável;
● As instalações devem ser fortes e sólidas o suficiente para resistirem às
tempestades, ao mesmo tempo em que devem ser sensíveis o bastante
para captação da energia das marés.
A energia geotérmica é obtida através do calor da Terra, deste modo ela é
considerada renovável e infinita, uma alternativa para combustíveis fósseis
para gerar energia elétrica. Sua geração é a partir do magma, a qual é uma
formação rochosa que pode alcançar 6 mil°C, assim esquenta a água que
utiliza para a produção de energia geotérmica. Suas vantagens são:
● Fonte renovável de energia, o calor do centro da Terra é uma fonte
inesgotável de energia, diferentemente dos combustíveis fósseis, por
exemplo;
● Baixo impacto ambiental, a energia geotérmica não queima combustíveis
fósseis, então gera menor impacto ambiental por emitir menos gases
poluentes responsáveis pelo efeito estufa e, por consequência, do
aquecimento global, como o dióxido de carbono.
● Não sofre com as oscilações climáticas, as variações climáticas não
interferem na geração de energia geotérmica, como ocorre com outras
fontes de energia, como hidrelétrica, solar e eólica. Inclusive, no caso das
hidrelétricas, a falta de chuva pode impactar até mesmo no preço da
energia.
Suas desvantagens são:
● Especificidade dos locais nos quais as usinas geotérmicas podem operar, a
energia geotérmica apenas pode ser gerada em locais muito específicos,
com condições ideais de temperatura. Além disso, é inviável que as usinas
geotérmicas sejam instaladas próximas às áreas residenciais por conta da
poluição sonora e do aquecimento na região, o que geraria também um
impacto social.
● Emissão de gás sulfídrico (H2S), embora a energia geotérmica não emita
gases que contribuem para o efeito estufa, como o dióxido de carbono, o
gás sulfídrico pode ser liberado junto com o vapor d’água, o qual é
altamente prejudicial à saúde humana, com forte odor e corrosivo.
● Possibilidade de contaminação de lagos e rios, durante o processo de
geração da energia geotérmica, alguns fluidos podem liberar minerais com
potencial de prejudicar lagos e rios na região da usina, caso não sejam
devidamente tratados.
3) Com base na adoção de fontes renováveis, o que você faria como agrônomo
para mudar a realidade do campo na atualidade?
R: Como agrônoma, colocaria placas solares em áreas das fazendas para não
utilizar energia vinda por hidrelétrica, já que nas lavouras consumimos muita
água nos setores, sendo muito responsáveis por diversos desperdícios. Assim,
dependendo da região, como é o caso do Mato-grosso e Mato-grosso do Sul,
compensaria muito um investimento em placas para que futuramente não seja
um gasto com energia e muito mais sustentável.
4) Conforme aula ministrada descreva o processo passo a passo das etapas de
construção de uma usina hidrelétrica?
R: Para a construção de uma usina hidrelétrica necessita de vários fatores
como:
Identificação de um potencial: a qual é identificar um local que ofereça
condições para produção de energia hidrelétrica,não precisa, obrigatoriamente,
ser proprietário das terras onde o rio se encontra, mas precisa ter autorização
para uso fruto do recurso hídricopresente nela. Essa autorização estende toda
a área de alagamento de ambos os lados do rio e da Área de Preservação
Permanente (APP) – (30, 50 ou 100 metros do rio, dependendo do estado).
Estudos e Projetos: tendo posse de uma área de terra com um rio, o primeiro
passo é realizar o estudo de inventário, estudo de viabilidade e o projeto
básico. No estudo de inventário é feita a avaliação do rio como potencial de
geração de energia, o estudo da bacia hidrográfica para obter informações
precisas sobre quanto de energia poderá ser gerada naquele local,
procedimentos para minimizar os impactos ambientais e avaliar quanto será
preciso investir na estrutura e em obras civis. O projeto de viabilidade, como o
nome sugere, mostra se o projeto é viável ou não de dois pontos de vista:
ambiental e custo frente ao retorno. O projeto básico serve para planejar a
construção da usina por completo, neste projeto constam as informações do
estudo de inventário e do estudo de viabilidade, então é nele que a engenharia
mecânica busca as informações para definir quais equipamentos serão mais
adequados para aquela determinada situação e quais características
específicas cada equipamento dessa usina deve ter.
Licenciamento Ambiental: O processo de licenciamento ambiental pode ser
executado em paralelo a etapa anterior (estudos e projeto) e também se divide
em três etapas: Licença Prévia (LP), Licença de Instalação (LI) e Licença de
Operação (LO).
Obras civis: Inicia então a etapa de obras civis. Nela é construída barrágem,
reservatório, canal de adução e condutos forçados.
Barragem: tem a função de reter a água formando um desnível. O objetivo da
barragem pode ser aumentar a queda, fazer um desvio no curso do rio ou
apenas manter o nível de água constante para melhor operação da usina.
Reservatório: é o lago formado por consequência da barragem e pode ser a fio
d’água ou de acumulação.
Canal de Adução e Conduto Forçado: São as estruturas responsáveis por levar
a água até a casa de máquinas. A água é capturada no nível da barragem e a
pressão gerada pela queda que existe até o nível da casa de máquinas é que
faz o movimento das turbinas.
Grupo gerador e acessórios:é necessário contratar uma empresa fabricante de
equipamentos para hidrelétricas. O grupo gerador é composto por três itens
principais: turbina, gerador e regulador de velocidade.
Turbina: de uma forma bem simples pode-se dizer que a turbina hidráulica é
uma espécie de roda com pás, que podem ser móveis ou fixas, dependendo do
tipo. O objetivo da turbina é que a água levada até ela pelo conduto forçado
seja inserida com pressão nas pás da turbina, fazendo com que ela gire.
Nesse processo diz-se que a energia potencial, a pressão da água tem um
potencial de gerar movimento, transformada em energia mecânica, o próprio
movimento. A turbina é ligada por um eixo, transferindo esse movimento ao
gerador.
Gerador: O gerador possui duas partes: uma fixa e uma móvel. A fixa é
chamada de estator e a móvel, que é disposta ao centro do estator, é chamada
de rotor. O rotor está conectado à turbina e, quando ela se movimenta, o rotor
gira em conjunto.
O giro do rotor no centro do estator cria um campo eletromagnético e é dessa
forma que transforma-se a energia mecânica,giro da turbina, em energia
elétrica.
Regulador de Velocidade: simplificando ao máximo, o regulador é o painel de
controle da usina. Através dele, regula-se a quantidade de água que entra na
turbina e o ângulo de abertura das pás da turbina, por exemplo, podendo-se
acompanhar e controlar a potência gerada pela usina.
A Hidroenergia é fabricante de equipamentos para hidrelétricas (PCHs e
CGHs) com experiência de 30 anos de atuação no mercado de geração de
energia hidrelétrica.
Com uma grande e experiente equipe de engenharia, estamos aptos a produzir
grupos geradores completos, além de todos os acessórios que sua hidrelétrica
pode precisar. Acessórios como válvulas e comportas que regulam a entrada
de água na turbina, grades para evitar entrada de galhos e pedras,
equipamento para limpar essas grades, pontes rolantes que fazem o
movimento de grandes cargas de peso, etc.
Subestação e Transmissão: Por fim, é necessário então interligar a sua
hidrelétrica ao Sistema Interligado Nacional (SIN) e vender a energia para a
concessionária da sua região. Você recebe pela energia que gera ou ganha
créditos para consumir em unidades consumidoras de mesmo CNPJ através da
chamada Geração Distribuída.
5) Descreva detalhadamente os processos de fabricação de etanol de 2ª
geração?
R: A produção do etanol de segunda geração possui várias etapas,
semelhantes ao etanol de primeira geração, sendo uma matéria prima rica em
glicólise como a cana-de-açúcar que é submetida a uma fermentação alcoólica,
para transformar o açúcar em álcool. Contudo, apesar da cana-de-açúcar ser
rica em glicólise, esse material, o qual um carboidrato complexo presente em
sua estrutura, não consegue ser metabolizado pelas bactérias utilizadas no
processo produtivo do etanol comum. Com isso, a principal ideia da produção
do etanol de segunda geração é, através de substâncias químicas ou
enzimáticas, transformar a celulose em um material o qual as bactérias
conseguem fermentar, produzindo, assim, indiretamente, álcool a partir da
celulose. Assim as etapas do Etanol 2g são:
Pré-tratamento: O bagaço da cana é preparado para ser utilizado como
matéria-prima na hidrólise enzimática. Assim, são separados os resíduos que
podem afetar o processo produtivo e reduzir o rendimento da produção,
garantindo uma melhor qualidade do produto final.
Hidrólise enzimática: No processo da hidrólise enzimática, a celulose
presente no bagaço de cana é convertida em açúcares, como a glicose,
através da utilização de enzimas específicas. No entanto, as enzimas só
podem ser utilizadas uma vez nesse processo, pois são solúveis em água e,
assim, acabam sendo descartadas no final, o que encarece a rota produtiva. A
temperatura dessa etapa do processo é baixa, em torno de 40ºC a 50ºC.
Fermentação e destilação: Na etapa da fermentação seguida da etapa de
destilação, a glicose obtida na etapa anterior é transformada em etanol através
da atuação de organismos específicos. Para isso, leveduras como a
Saccharomyces cerevisiae são utilizadas, devido a características desejáveis e
eficientes que elas possuem para uma fermentação industrial de açúcares.
Assim, no final dessas etapas, o etanol de segunda geração é produzido.
Desse modo, um material que na produção do etanol 1G era descartado, como
o bagaço da cana, pode também ser convertido em etanol: o etanol 2G.
6) Descreva o funcionamento de uma usina hidrelétrica para a geração de
energia?
R: As hidrelétricas funcionam por meio de grandes turbinas que giram devido à
força das águas. A água passa por tubos que são interligados às turbinas,
fazendo-as girar. Cada turbina é acoplada a um equipamento chamado
gerador, formando, assim, a unidade geradora que faz a transformação da
energia mecânica, do movimento das pás da turbina, em energia elétrica.
Algumas hidrelétricas, como Funil e Aimorés, possuem um sistema de
reservatório chamado fio d’água. O fluxo de água do rio, ou seja, sua
vazão, determina a quantidade de energia gerada. O volume de chuvas
tem impacto direto na geração de energia nas usinas hidrelétricas,
aumentando sua produção. Toda a água que chega pelo rio é utilizada
para a geração, por isso não há acúmulo nos períodos de cheia, nem
desperdício. Este tipo de hidrelétrica tem como vantagem a redução de
áreas alagadas e, por consequência, maior preservação das áreas de
entorno do reservatório e a proteção da fauna e da flora. Finalizado o
processo de produção da hidrelétrica, a energia gerada é enviada, por
meio das chamadas linhas de transmissão, ao Sistema Interligado
Nacional, que é responsável por receber e direcionar essa energia para
as companhias distribuidoras, que por sua vez darão a destinação da
energia para o consumidor final, em todoo Brasil.
7) Descreva o funcionamento de uma usina nuclear para geração de energia?
R: A fissão dos átomos de urânio dentro das varetas do elemento combustível
aquece a água que passa pelo reator a uma temperatura de 320 graus Celsius.
Para que não entre em ebulição, o que ocorreria normalmente aos 100 graus
Celsius, esta água é mantida sob uma pressão 157 vezes maior que a pressão
atmosférica. O gerador de vapor realiza uma troca de calor entre as águas
deste primeiro circuito e a do circuito secundário, que são independentes entre
si. Com essa troca de calor, a água do circuito secundário se transforma em
vapor e movimenta a turbina, a uma velocidade de 1.800 rpm, que, por sua
vez, aciona o gerador elétrico. Esse vapor, depois de mover a turbina, passa
por um condensador, onde é refrigerado pela água do mar, trazida por um
terceiro circuito independente. A existência desses três circuitos impede o
contato da água que passa pelo reator com as demais. Uma usina nuclear
oferece elevado grau de proteção, pois funciona com sistemas de segurança
redundantes e independentes.
8) Como você pode orientar o produtor rural para a geração e co-geração de
energia e aproveitamento dos resíduos a partir da biomassa?
R: Incentivar o produtor, principalmente de pecuária, a fazer compostagem e a
instalação de um biodigestor, para assim ter aproveitamento dos resíduos, que
são O resto de alimentação dos animais, o esterco bovino, o resto da cama
(por exemplo, cama de maravalha), tudo isso constitui a biomassa de sua
fazenda. Cada sistema de produção vai ter o seu biogás, no que diz respeito ao
teor de metano e funcionamento do biodigestor, assim em sistemas mais
intensivos e grandes pode fazer a fazenda ser autosuficiente e podendo vender
essa energia gerando lucros adicionais para a fazenda.